JP2007203034A - Member for prosthesis and culture of organic tissue or release of medicine in body and method for manufacturing the member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、骨組織を復元させるための骨充填材等に用いられる補綴材に関するものである。 The present invention relates to a prosthetic material used as a bone filler for restoring bone tissue.
従来リン酸カルシウムを主成分としたブロック状、破砕型不定形状の骨充填材が広く応用されている。特開平10−158075号公報、特開2003−335574号公報には、球状のセラミックス製造方法が開示されており、骨欠損部へ充填率や操作性の向上への工夫がなされている。 Conventionally, bone-shaped fillers of block shape and crushed type indefinite shape mainly composed of calcium phosphate have been widely applied. JP-A-10-158075 and JP-A-2003-335574 disclose a method for producing a spherical ceramic, and devise to improve the filling rate and operability in a bone defect part.
しかし、ブロック状の骨充填材は、一定の規格形状をしており、個々の症例で形状が異なる欠損部に密着させにくい。破砕型不定形状では、欠損部への填塞操作性が優れているが、移植部位への充填密度が高くなるので、骨再生を促すとされる移植部位への血流の侵入が妨げられる。また移植初期には移植材の固定が進まず、漏出が起こりうる。球状では、球同士が点接触した状態で埋入されるので、上述の充填密度は小さくなり、血流が進入する空隙が確保でき骨再生に効果的に働くと考えられるが、やはり漏出の問題を生じる。 However, the block-shaped bone filler has a certain standard shape, and is difficult to adhere to a defect part having a different shape in each case. Although the crushing type indefinite shape has excellent operability for filling the defect portion, the filling density at the transplantation site becomes high, so that the blood flow is prevented from entering the transplantation site which is supposed to promote bone regeneration. In addition, in the initial stage of transplantation, the fixation of the transplant material does not proceed and leakage may occur. In the spherical shape, since the spheres are embedded in a point contact state, the above-mentioned filling density is reduced, and it is considered that the void into which the bloodstream enters can be secured and work effectively for bone regeneration. Produce.
聖マリアンナ医科大学雑誌第28巻、ページ689−697、2000年において、骨充填材の漏出を防止する方法として、破砕型不定形状のβ‐TCPセラミックスと、生体組織接着剤であるフィブリン糊とを混合する使用法が検討されている。しかし、骨充填材同士の空隙は埋められ、フィブリン糊の存在により骨の新生が遅れ、また、フィブリン自体が動物由来生体材料であるために、人に応用した場合、感染症を引き起こす恐れがある。またフィブリン糊の調整には、煩雑な手技を必要とする。 In St. Marianna University School of Medicine, Vol. 28, pages 689-697, 2000, as a method for preventing the leakage of bone filler, crush-type amorphous β-TCP ceramics and fibrin glue, a biological tissue adhesive, were used. Mixing usage is being considered. However, voids between bone fillers are filled, and the new bone formation is delayed due to the presence of fibrin glue, and since fibrin itself is an animal-derived biomaterial, it may cause infection when applied to humans. . In addition, adjustment of fibrin glue requires complicated procedures.
特開2004−201799号公報では、口腔内への骨充填材としてハイドロキシアパタイト顆粒、アルギン酸ナトリウム、患者自身から採取した多血小板血漿とを混合することで填塞しやすいゲル状の移植材の作製方法が示されている。しかし、多血小板血漿採取は患者からの採血と煩雑な手技を必要とし、使用できる容積も限られるので、大きな骨欠損への適用は難しい。
解決しようとしている課題は、セラミックス小体の補綴材としての使用時に、創面が閉鎖するまでの補綴材の漏出および移動、前記セラミックス小体が球状の骨充填材である場合、点接触を維持することで形成される、血流の侵入する空隙の確保、動物由来生体材料を用いる方法で補綴材を固定させる場合に起こりうる感染症への罹患である。 Problems to be solved include leakage and movement of the prosthetic material until the wound surface is closed when using the ceramic body as a prosthetic material, and maintaining point contact when the ceramic body is a spherical bone filler In other words, the disease may be caused by infectious diseases that may occur when a prosthetic material is fixed by a method using an animal-derived biomaterial, securing a void into which blood flow enters.
本発明は、アルギン酸塩と2価の陽イオンを持つ塩との反応から生じるアルギン酸カルシウムゲルを利用し、生体への補綴材としてセラミックス小体を使用するときに、移植部位からの漏出や移動を防止し、特にセラミックス小体が球状の骨充填材である場合は、点接触の状態を維持しながら、注射器で注入する方法や、移植部位表面をゲルで覆う方法で、簡便にセラミックス小体の移植を可能にすることを、最も主要な特徴とする。
本発明は、生体欠損部に補綴して用いられる硬組織用の充填材の他、仮止め用の補綴物、生体硬組織の筋状、溝状の傷の修復材として、人工歯根等の埋入の際、生じる顎骨の余剰的欠損部への仮止め用材等に用いる事が可能である。
The present invention utilizes calcium alginate gel resulting from the reaction between alginate and a salt having a divalent cation. When ceramic bodies are used as a prosthetic material for a living body, leakage and migration from the implantation site are prevented. In particular, when the ceramic body is a spherical bone filler, the method of injecting with a syringe while maintaining the state of point contact, or the method of covering the surface of the transplant site with a gel, can be easily applied. Making the transplant possible is the main feature.
In addition to a hard tissue filling material used for prosthesis in a living body defect part, the present invention can be used as a temporary prosthesis, a biohard tissue streak, or a groove-like wound repair material for implanting artificial tooth roots and the like. When entering, it can be used as a material for temporarily fixing the excess defect portion of the jawbone that is generated.
本発明におけるセラミックス小体は、顆粒体、小ブロック、粉砕状体等の小体であって、一つの寸法が50μ〜5mm好ましくは、500〜850μmが示され、それぞれ均一、不均一何れでもよい形状の小体の集合物が例示される。尚、好ましくは、球形が製造上、強度、充填率の調整、再現性、操作性等の点で、好適である。
尚、セラミックス小体間の間隙が、50μ〜350μ、好ましくは100μ〜300μとすることで、骨が入り込み易い状態が形成されることからより好ましいものであり、この様な間隙となるように、セラミックス小体の直径も選択される、ここで示す間隙は、セラミックス小体が真球に近い状態での計算上得られる値で十分である場合もある。
セラミックスとして、具体的には、ハイドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイト、β‐TCP、α‐TCP、メタリン酸カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、第二リン酸カルシウム、リン酸八カルシウム、リン酸水素カルシウム二水和物、リン酸カルシウム系ガラス、これらリン酸カルシウム混合物、アルミナ、ジルコニア等が例示されている。
セラミックス小体が球状の場合は、多孔質状、緻密状、何れであっても良く、その製法は、スプレードライ法、転動造粒法等が例示され、好ましい製造方法としては、より直径の大きい球状粒子が製造できる手法である特開平10−108575号公報に記載された液体窒素等の冷却溶媒に、セラミックス前駆体のスラリーを滴下し、凍結乾燥させる手法が示されるが、これに限るものではない。
2価の陽イオンを持つ塩としては、例えば、アルカリ土類金属が示されるが、これに限らず、より具体的には、塩化物、乳酸塩、酢酸塩、グルコン酸塩、グリセロリン酸塩、マレイン酸塩、硫酸塩、水素オルトリン酸塩、カルシウム塩、またはストロンチウム塩が例示され、この中で、ゲル化に伴う硬化性が良く、強度が得られる点で、カルシウム塩が好ましい。
2価の陽イオンを持つ塩の付着方法としては、例えば、上述したセラミックス小体を、塩化カルシウム、乳酸カルシウム、酢酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、グリセロリン酸カルシウム、マレイン酸カルシウム、硫酸カルシウム、または水素オルトリン酸カルシウム等の2価の陽イオンを持つ塩溶液に、10秒〜10分浸した後、乾燥させる手法が示される。
The ceramic body in the present invention is a body such as a granule, a small block, a pulverized body, etc., and one dimension is 50 μm to 5 mm, preferably 500 to 850 μm, and each may be uniform or non-uniform. A collection of shaped bodies is illustrated. In addition, the spherical shape is preferable in terms of manufacturing, adjustment of strength, filling rate, reproducibility, operability and the like.
In addition, it is more preferable that the gap between the ceramic bodies is 50 μ to 350 μ, preferably 100 μ to 300 μ, so that a state in which bone easily enters is formed. The diameter of the ceramic body is also selected. For the gap shown here, a value obtained by calculation in a state where the ceramic body is close to a true sphere may be sufficient.
Specifically, as ceramics, hydroxyapatite, carbonate apatite, fluorapatite, chlorapatite, β-TCP, α-TCP, calcium metaphosphate, tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, dicalcium phosphate, octacalcium phosphate, Examples include calcium hydrogen phosphate dihydrate, calcium phosphate glass, a mixture of these calcium phosphates, alumina, zirconia, and the like.
When the ceramic body is spherical, it may be porous or dense, and its production method is exemplified by a spray drying method, a rolling granulation method, etc. A technique for dripping a slurry of a ceramic precursor into a cooling solvent such as liquid nitrogen described in JP-A-10-108575, which is a technique capable of producing large spherical particles, and freeze-drying is shown. is not.
Examples of the salt having a divalent cation include alkaline earth metals, but are not limited thereto, and more specifically, chloride, lactate, acetate, gluconate, glycerophosphate, Maleate, sulfate, hydrogen orthophosphate, calcium salt, or strontium salt are exemplified, and among them, calcium salt is preferable in that it has good curability associated with gelation and provides strength.
As a method for attaching a salt having a divalent cation, for example, the above-mentioned ceramic body is converted into calcium chloride, calcium lactate, calcium acetate, calcium gluconate, calcium glycerophosphate, calcium maleate, calcium sulfate, or calcium hydrogen orthophosphate. A method of dipping in a salt solution having a divalent cation such as 10 seconds to 10 minutes and then drying is shown.
アルギン酸塩溶液とは、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸マグネシウム、アルギン酸アンモニウム、またはアルギン酸プロピレングリコールエステル溶液が示される。
2価の陽イオンを持つ塩が付着したセラミックス小体と、アルギン酸塩溶液との反応手法は、両者を互いに接触させれば、特に限定されるものではなく、例えば、当該セラミックス小体を入れた容器にアルギン酸塩溶液をいれ、素早く撹拌する手法、押し出し加圧成型等が例示されるが、アルギン酸塩溶液と2価の陽イオンを持つ塩が付着したセラミックス小体とは、迅速に結合するため、製造はより早い形で行われる事が好ましく、余分なアルギン酸塩溶液の除去が容易な押し出し加圧型で成型する手法が好ましい。
本発明では得られるアルギン酸と2価の陽イオンを持つ塩がゲル化し、全体的に固形化された部材は、これを凍結乾燥させることで、 アルギン酸カルシウムが乾燥された状態になり、常温かつ長期間の保存が可能になる。再びシリンジ後部より水、生理食塩水などを注ぎ込み、ピストンで加圧することにより、ふたたびゲル化状態の補綴材を得ることができる。また、アルギン酸水溶液に予め薬剤、ないしタンパク質を混合させ、凍結乾燥することにより、薬剤徐放効果を付与した凍結乾燥状態の補綴材を得ることができる。
本発明における薬物又は蛋白質は、例えば、
上皮成長因子(EGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、肝細胞成長因子(HGF)、トランスフォーミング成長因子(TGF)などの細胞増殖因子、特に骨再生に関しては骨形成タンパク質(BMP)、歯科臨床でひろく用いられている多数の細胞増殖因子を含む多血小板血漿(PRP)インターフェロン、インターロイキン-2、イフォスファミドなどの抗がん剤、ストレプトマイシン、ゲンタマイシン、ガチフロキサシンなどの抗生物質、アトルバスタチン(atorvastatin)、プラバスタチン(pravastatin) シンバスタチン (simvastatin)のようなコレステロール低下剤、その他、リドカイン、硫酸プロタミン、ヨウ化ヒプル酸ナトリウム、ヨウ化スルホプロモフタレイン、ヘパリンナトリウム注、ブドウ糖注、ノルエピネフリン注、デキストラン注、チオペンタールナトリウム、クロム酸ナトリウム注、キシリトール、塩酸プロカイン注、塩酸テトラカイン、塩化ツボクラリン、塩化スキサメトニウム、無晶性インシュリン亜鉛水懸注、亜硝酸アミル、アジマリン、等が例示される。
Examples of the alginate solution include sodium alginate, potassium alginate, magnesium alginate, ammonium alginate, or propylene glycol alginate solution.
The reaction method of the ceramic body to which a salt having a divalent cation is attached and the alginate solution are not particularly limited as long as they are brought into contact with each other. For example, the ceramic body is inserted. Examples include agitation and agitation, pressure molding, etc., in which the alginate solution is placed in a container, but the alginate solution and the ceramic body to which a salt having a divalent cation is attached are quickly bonded. The production is preferably carried out in an earlier form, and a method of molding with an extrusion pressure type that allows easy removal of excess alginate solution is preferred.
In the present invention, the obtained alginic acid and the salt having a divalent cation are gelled and the solidified member is freeze-dried to obtain a dried calcium alginate, which is normal and long. The period can be saved. By pouring water, physiological saline or the like again from the rear part of the syringe and pressurizing with a piston, the prosthetic material in a gelled state can be obtained again. In addition, a lyophilized prosthetic material imparted with a sustained drug release effect can be obtained by previously mixing a drug or protein in an alginate aqueous solution and freeze-drying.
The drug or protein in the present invention is, for example,
Cell growth factors such as epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (FGF), platelet derived growth factor (PDGF), hepatocyte growth factor (HGF), transforming growth factor (TGF) Anti-cancer drugs such as bone morphogenetic protein (BMP), platelet-rich plasma (PRP) interferon, interleukin-2, ifosfamide, including many cell growth factors widely used in dentistry, streptomycin, gentamicin, gatifloxacin Antibiotics such as atorvastatin, pravastatin, cholesterol-lowering agents such as simvastatin, other, lidocaine, protamine sulfate, sodium iodohyproate, iodosulfoprophthalein, heparin sodium injection, glucose Note, norepinephrine note, dextran note, Examples include sodium thiopental, sodium chromate injection, xylitol, procaine hydrochloride injection, tetracaine hydrochloride, tubocurarine chloride, squismethonium chloride, amorphous insulin zinc water suspension, amyl nitrite, ajmaline, and the like.
生体への補綴材としてセラミックス小体を利用するときの移植部位からの漏出を防ぐことができる。セラミックス小体が球状の骨充填材である場合、セラミックス間の点接触による空隙を確保し血流が進入しやすい状態を保ち、骨再生を促進する。アルギン酸塩化合物は、海藻から抽出される成分であり、アルギン酸ナトリウムは医薬品として用いられている。そのため、動物由来生体物質で懸念される感染症の危険はない。また、アルギン酸塩と2価の陽イオンを持つ塩とのゲル化反応はきわめて短時間で起こるので、操作手技が簡便である。 It is possible to prevent leakage from the transplant site when the ceramic body is used as a prosthetic material for a living body. In the case where the ceramic body is a spherical bone filler, a void due to point contact between the ceramics is secured to maintain a state in which blood flow easily enters and promote bone regeneration. Alginate compounds are components extracted from seaweed, and sodium alginate is used as a pharmaceutical product. Therefore, there is no risk of infectious diseases that are concerned with animal-derived biological materials. Further, since the gelation reaction between the alginate and the salt having a divalent cation occurs in a very short time, the operation technique is simple.
0.5〜10%の塩化カルシウム水溶液を作製し、球状のセラミックス小体を溶液中に浸し、水分のみを蒸発させる。上記の処理を行った球状セラミックスを0.5〜10%アルギン酸ナトリウム水溶液と反応させることでゲル化を引き起こし、球状セラミックスを漏出させることなく、点接触を維持したまま移植する方法である。シリンジ中でゲル化させ、そのまま注入可能にする成型方法と、複雑な形状の欠損部へ移植して、その上部からアルギン酸ナトリウム水溶液を供給し、ゲルの膜によって固定を行う方法がある。
また、上述の球状セラミックスは、ハイドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フッ素アパタイト、塩素アパタイト、β‐TCP、α‐TCP、メタリン酸カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、第二リン酸カルシウム、リン酸八カルシウム、リン酸水素カルシウム二水和物、リン酸カルシウム系ガラス、これらリン酸カルシウム混合物、アルミナ、ジルコニア等である。
尚、本発明は、骨欠損部へ充填される骨充填材の他、術中、術後で用いられる速硬化性の仮の補綴材として用いても良い。
例えば、歯科インプラント埋入やその他硬組織に関連する手術時の顎骨への過度の損傷を与えた場合や、応急処置を必要とする場合等、カルシウムイオンを付着させたセラミックス材を補填した後、アルギン酸塩を滴下するだけで簡易な処置が可能となる。
本発明は、簡単な製造方法と、生体硬組織へ補綴可能な程度の強度を備えながら、アルギン酸塩溶液に、薬剤、細胞等を含有させて製造した基材は、3次元的な細胞培養用の基材、DDS用の生体埋入基材としても有用性が高い。
A 0.5 to 10% calcium chloride aqueous solution is prepared, and spherical ceramic bodies are immersed in the solution to evaporate only moisture. In this method, the spherical ceramics subjected to the above treatment are reacted with a 0.5 to 10% aqueous sodium alginate solution to cause gelation, and the spherical ceramics are transplanted while maintaining point contact without causing leakage. There are a molding method in which gelation is performed in a syringe and injection is possible as it is, and a method in which a sodium alginate aqueous solution is supplied from the upper part of the molding into a defect having a complicated shape and is fixed by a gel film.
The spherical ceramics described above are hydroxyapatite, carbonate apatite, fluorapatite, chlorapatite, β-TCP, α-TCP, calcium metaphosphate, tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, dicalcium phosphate, octacalcium phosphate, Calcium hydrogen phosphate dihydrate, calcium phosphate glass, a mixture of these calcium phosphates, alumina, zirconia and the like.
In addition, the present invention may be used as a fast-curing temporary prosthetic material used during and after surgery, in addition to the bone filler filled into the bone defect.
For example, if excessive damage to the jaw bone during surgery related to dental implant placement or other hard tissues, or if emergency treatment is required, after supplementing with ceramic material with calcium ions attached, A simple treatment is possible only by dropping alginate.
The present invention provides a simple production method and a base material produced by adding a drug, a cell, etc. to an alginate solution while having a strength sufficient for prosthesis to a living hard tissue. It is also highly useful as a base material for living bodies and a biologically embedded base material for DDS.
β−TCPからなる球状のセラミックス小体は、湿式合成法により得られたβ−TCP粉末を3%ポリビニルアルコール水溶液と混合しスラリーを作製、液体窒素上に滴下し、凍結乾燥の後、1100度、10時間で焼結し、ふるいにて直径500〜700μmを選別し得られた。
直径500〜700μmのβ‐TCPからなる球状セラミックス(図1)をビーカー中で1%塩化カルシウム水溶液に30秒浸し、60度の乾燥機中で水分を蒸発させ、先端がカットされたシリンジ1に装填し、ビーズ状のセラミックス材3が漏出せず、アルギン酸ナトリウム水溶液が通過できる程度の間隙ができるようにパラフィルム(登録商標)のような薄いシート材2で覆う。図2は、シート材2で、先端部がカットされたシリンジ1の先端部を覆い縒った状態で、内部にカルシウムイオンを付着させたセラミックス材3を入れ、シリンジ1の開口部にピストン4を一部挿入状態にした図である。
1%アルギン酸ナトリウム水溶液を、ピストン4側から注ぎいれ、先端から球状セラミックス材3が漏れ出ないようにアルギン酸ナトリウム水溶液のみを押し出す。その際、シート材2も一緒に押し出されないように、手でおさえるか、固定バンド等で固定する等の手段を用いる等して抑える。シート材2を除去した後、ピストン4で、球状セラミックスを押し出すと、球状セラミックスが筒状に成型された状態で得られる。
A spherical ceramic body made of β-TCP is prepared by mixing a β-TCP powder obtained by a wet synthesis method with a 3% polyvinyl alcohol aqueous solution to prepare a slurry, which is dropped on liquid nitrogen, freeze-dried, and 1100 ° C. It was sintered for 10 hours, and a diameter of 500 to 700 μm was selected with a sieve.
Spherical ceramics (Fig. 1) made of β-TCP with a diameter of 500-700μm is immersed in a 1% calcium chloride aqueous solution for 30 seconds in a beaker, and water is evaporated in a 60 degree drier. It is loaded and covered with a thin sheet material 2 such as Parafilm (registered trademark) so that the bead-like ceramic material 3 does not leak and a gap is formed to allow the sodium alginate aqueous solution to pass therethrough. FIG. 2 shows a sheet material 2 in a state where the distal end portion of the
A 1% sodium alginate aqueous solution is poured from the piston 4 side, and only the sodium alginate aqueous solution is pushed out so that the spherical ceramic material 3 does not leak from the tip. At that time, the sheet material 2 is suppressed by using a means such as holding by hand or fixing with a fixing band or the like so that the sheet material 2 is not pushed out together. After the sheet material 2 is removed, the spherical ceramic is extruded by the piston 4 to obtain the spherical ceramic in a state of being formed into a cylindrical shape.
本実施例で示す成型具の動作をより詳細に図3で示す。
10は、円筒体であり、例えば、上述した先端がカットされたシリンジである。11は、蓋部であり、円筒体10の一部に回動可能に接続する回動部11aを形成し、回動自在に装着され、その対向する部分に係止部11bを形成する。
蓋部11の係止部11bが、円筒体10の凹部10bと係止した状態で、内部に、2価の陽イオンを持つ塩で処理した球状セラミックス粒体13を入れる(図3(a))。
更にアルギン酸ナトリウム溶液15を注入し、ピストン14で押し込む。
ピストン14を移動させ、押し込みセラミックス粒体13の粒体間を通過した溶液15は、蓋部11に設けられた孔部12を介して外部へ放出される。
ピストン14の移動により、アルギン酸ナトリウム溶液15が放出しきったところで、
蓋部11の係止部10b、11bの係止を解除し、可動部11aを中心にして蓋部11を回動させ、押し込み成型されたセラミックス16を取り出す。
2価の陽イオンを持つ塩で処理された球状セラミックス粒体は、加圧とアルギン酸ナトリウムのきわめて迅速なゲル化反応により、簡便にセラミックス補綴材として成型製造をすることができる。
The operation of the molding tool shown in this embodiment is shown in more detail in FIG.
In a state where the engaging portion 11b of the
Further, a sodium alginate solution 15 is injected and pushed by the piston 14.
The solution 15 which has moved the piston 14 and passed between the pressed
When the sodium alginate solution 15 is completely released by the movement of the piston 14,
The locking portions 10b and 11b of the
The spherical ceramic particles treated with a salt having a divalent cation can be easily molded and manufactured as a ceramic prosthesis material by pressurization and a very rapid gelation reaction of sodium alginate.
実施例1で作製した球状セラミックスとアルギン酸カルシウムからなる補綴材を、生理食塩水中に入れ、72時間後の形態を観察し、アルギン酸の分解性を検証した。その結果、72時間後でもアルギン酸ゲルが溶解し、形はやや崩れているが、筒状の形状を維持していることが確認された。 The prosthetic material made of the spherical ceramics and calcium alginate prepared in Example 1 was put in physiological saline, and the form after 72 hours was observed to verify the degradability of alginic acid. As a result, it was confirmed that the alginic acid gel was dissolved and the shape was slightly broken even after 72 hours, but the tubular shape was maintained.
実施例1で作製した球状セラミックスとアルギン酸カルシウムからなる補綴材に、筆記用の赤インクを血液に見立てて、染み込ませることで血液などの体液が浸潤するかどうか検討した。その結果、ゲルと球状セラミックス両部分に赤く染まり、外部からの血液の浸潤が可能であることが確認された。 The prosthetic material made of spherical ceramics and calcium alginate prepared in Example 1 was examined as to whether or not a body fluid such as blood would infiltrate by immersing the red ink for writing into the blood. As a result, it was confirmed that both the gel and the spherical ceramic were stained red, and blood infiltration from the outside was possible.
実施例1で得られた球状セラミックスを、欠損部の見立てた穴に充填し、穴の上方から1%アルギン酸ナトリウム水溶液を滴下すると、穴をふさぐゲルの膜ができ、球状セラミックスは固定された。このゲル膜が存在により、球状セラミックスの漏出を防ぎ、位置を固定することができた。
当該実施例によれば、カルシウム塩処理を施した球状セラミックスの粒体を欠損部に充填し、アルギン酸塩溶液を滴下するなどして表面に供給すれば、その滴下された範囲が、瞬間に硬化し、仮補綴に用いることが可能となり、いわゆる瞬間固着剤的な使用も可能となる。
When the spherical ceramic obtained in Example 1 was filled into a hole in which the defect portion was supposed and a 1% sodium alginate aqueous solution was dropped from above the hole, a gel film was formed to close the hole, and the spherical ceramic was fixed. Due to the presence of this gel film, leakage of spherical ceramics was prevented and the position could be fixed.
According to the embodiment, if the spherical ceramic particles subjected to calcium salt treatment are filled in the defect portion and supplied to the surface by dropping the alginate solution, the dripped range is instantly cured. In addition, it can be used for temporary prostheses, and can be used as a so-called instantaneous fixing agent.
図4は、本発明の実施例で用いられる補綴材等を製造する器具の一例を示す図である。
図4でしめす実施例は、図3で示した蓋部を累合型としたものであり、余分なアルギン酸ナトリウムの排出を1つの貫通孔22でおこなうものである。
蓋部21を円筒体20に、累合固定し、カルシウム被覆処理を施した複数の球状セラミックスビーズ23を充填した後(a)、細胞培養を目的とする場合は、細胞を含むアルギン酸溶液25を、薬物徐放の場合は、目的とする薬剤を含むアルギン酸溶液25を注入し、押圧面241を形成する押圧具24で、押す(20a)。
アルギン酸溶液25は、ビーズの隙間を流れながら、余分な溶液が蓋部21に到達し、孔部22が放出される(20c)(b)。
更に押圧具24を細胞が破壊されない程度で押圧した後、アルギン酸溶液とビーズ表面のカルシウム塩がゲル化し、全体として固形化26した状態で、蓋部21を回して累合を解除する(20d)(c)。
更に押圧して(20e)固形物26を取り出す(d)。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an instrument for producing a prosthetic material and the like used in the embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 4, the lid portion shown in FIG. 3 is an accumulation type, and excess sodium alginate is discharged through one through
After the
As the
Furthermore, after pressing the
Further pressing (20e), the
薬物の徐放
1μg/mlで塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)を含む水溶液にて、2%アルギン酸ナトリウム水溶液を調整し、0.2mlをシリンジ後部より入れて、球状セラミックスとアルギン酸カルシウムからなる補綴材を得た。これを2mlのハンクス液を入れた24wellのプレート中に移し、37℃のインキュベーター中に静置した。
1日、4日、7日、に上清を回収し、ELISA法によりハンクス液中に放出されたbFGFを定量した。図5に結果を示す。その結果、静置した時間が長くなるほど、アルギン酸カルシウム中に含有させたbFGFの放出量は増加した。この結果から、本発明がタンパク質からなる骨形成を促す成長因子、薬剤等を徐放する性質をもつ、骨充填材として応用可能であることが確認された。
Sustained release of drugs
A 2% sodium alginate aqueous solution was prepared with an aqueous solution containing basic fibroblast growth factor (bFGF) at 1 μg / ml, and 0.2 ml was added from the back of the syringe to obtain a prosthetic material composed of spherical ceramics and calcium alginate. . This was transferred into a 24-well plate containing 2 ml of Hank's solution and allowed to stand in a 37 ° C. incubator.
The supernatant was collected on the 1st, 4th, and 7th, and bFGF released into Hanks' solution was quantified by ELISA. The results are shown in FIG. As a result, the release amount of bFGF contained in calcium alginate increased as the standing time increased. From these results, it was confirmed that the present invention can be applied as a bone filler having the property of gradually releasing growth factors, drugs and the like that promote bone formation consisting of proteins.
細胞培養
25万個/mlの濃度でヒト間葉系幹細胞を含む2%アルギン酸ナトリウム水溶液を作製し、シリンジ後部から0.2ml流し込み、セラミックス複合体を得た。この複合体をβ-グリセロフォスフェート(β-Glycerophosphate)、アスコルビン酸リン酸(L-ascorbic acid phosphate magnesium salt hydrate、デキサメタゾン(dexamethasone)を含む骨分化培地で14日間培養後、その表面を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、骨芽細胞様の細胞がアルギン酸カルシウムゲル表面に付着しているのが観察された(図6)。
また、この7日、14日と培養した補綴材から細胞のみを回収し、骨分化の指標であるアルカリフォスファターゼの発現をreal-timePCR法で測定したところ、その発現は増大していた(図7)。この結果より、この補綴材は、間葉系幹細胞の3次元培養担体として骨再生医療に応用可能であることが示された。
Cell culture
A 2% sodium alginate aqueous solution containing human mesenchymal stem cells at a concentration of 250,000 cells / ml was prepared, and 0.2 ml was poured from the back of the syringe to obtain a ceramic composite. This complex was cultured for 14 days in a bone differentiation medium containing β-Glycerophosphate, L-ascorbic acid phosphate magnesium salt hydrate, and dexamethasone, and the surface was scanned with electrons. As a result, it was observed that osteoblast-like cells were attached to the surface of the calcium alginate gel (FIG. 6).
Moreover, when only cells were collected from the prosthetic materials cultured on the 7th and 14th, and the expression of alkaline phosphatase, which is an index of bone differentiation, was measured by the real-time PCR method, the expression was increased (FIG. 7). ). From this result, it was shown that this prosthetic material can be applied to bone regenerative medicine as a three-dimensional culture carrier for mesenchymal stem cells.
動物実験
実施例1に基づいて得られた球状セラミックスとアルギン酸カルシウムからなる補綴材をヌードマウス皮下に移植し、移植8週間後に、移植部位から、補綴材を取り出し、組織切片を作製した。その結果、図8で示すように球状セラミックス間に骨が形成されている観察像が得られた。この結果より、骨誘導をもつ骨充填材として利用可能であることが示された。
Animal experimentation
A prosthetic material made of spherical ceramics and calcium alginate obtained based on Example 1 was transplanted subcutaneously into nude mice, and 8 weeks after transplantation, the prosthetic material was taken out from the transplanted site to prepare a tissue section. As a result, an observation image in which bones were formed between the spherical ceramics as shown in FIG. 8 was obtained. From this result, it was shown that it can be used as a bone filler with bone guidance.
整形外科や歯科における補綴材、特に骨欠損に使用する骨充填材としての用途、更には、3次元タイプの細胞培養用の基材、骨内、皮下に埋入して使用される薬物徐放担体(基材)に適用できる。 Use as a prosthetic material in orthopedics and dentistry, especially as a bone filling material used for bone defects, as well as sustained release of drugs used by embedding three-dimensional cell culture substrates, bones, and subcutaneouss It can be applied to a carrier (base material).
1 シリンジ
2 シート材
3 セラミックス材
4 ピストン
1 Syringe 2 Sheet material 3 Ceramic material 4 Piston
Claims (14)
A method for producing a sustained-release drug substrate, comprising treating a surface of a ceramic body with a salt having a divalent cation and then reacting with a salt of an alginate solution.
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